用于操纵钻柱部件的装置及凿岩钻机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及凿岩钻机中的用于操纵钻柱部件的操纵装置，该凿岩钻机包括设置成用于钻柱部件的旋转和驱动并且以能够来回移动的方式支承在进给梁上的旋转器装置，其中，该操纵装置包括用于分别将钻柱部件引入到凿岩钻机的钻柱位置中以及从该钻柱位置移除钻柱部件的装置。本发明还涉及配备有这种操纵装置的凿岩钻机。
【背景技术】
[0002]出于勘探的目的的取芯钻探通常通过凿岩钻机来执行，其中，钻柱部件被放置在有效钻柱位置中、通过绞车从钻孔提起以及降低到钻孔中。绞车绳索(wire)借助于提升柱塞(plug)紧固至最上部的钻柱部件。由于取芯钻探的目地在于提取钻出的岩芯以待研究，因此使用管状的钻柱部件。在钻柱的提升期间一一钻柱的提升被频繁地执行以更换钻头，一连串的管被逐个地提升，借此，各个管借助于钻机的与下部管保持器配合的旋转器装置而彼此释放。
[0003]现今，待被带离钻柱的管的最后释放至少部分地由操作者手动地执行，这种操纵包括管的最终断开螺纹连接、管的提升以及将管引导至管匣仓的区域。
[0004]在钻柱的降低期间，这些工作步骤相反地执行以使得呈管的形式的新钻柱部件连续地提升至所述新钻柱部件与钻柱对准并且由操作者螺纹连接在一起的位置。这些工作步骤使操作者有压力并且给操作者带来遭受提升伤害和挤压伤害的不可忽略的风险。
[0005]取芯钻探通常执行到非常大的深度，诸如例如执行到在1000m至2000m之间的钻凿深度。由于钻头在操作中经受磨损，因此不得不相对经常地更换钻头，这使得不得不将整个钻柱从钻孔提起、将整个钻柱拆卸成钻柱部件、将已磨损的钻头移除并且用新的钻头代替已磨损的钻头，于是可以再次将钻柱降低到钻孔中。随后，钻凿更远的距离直到不得不再次更换钻头等为止。在钻凿期间，钻柱的最上端连接有冲洗液体回转器(swivel)用于供给冲洗液以将在钻凿期间已碎裂的岩石材料运走。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种以上类型的装置，其中，根据以上内容的问题得到处理并且至少部分地被解决。
[0007]这根据上文所述的相关装置得以实现，原因在于操纵装置包括导引梁，该导引梁设置成从进给梁侧向地延伸同时与进给梁形成一定的角度，并且该导引梁包括纵向导引件，抓持器穿梭件能够沿着纵向导引件驱动地移位，其中，该抓持器穿梭件包括枢转地设置的导引抓持器，该导引抓持器用于抓持钻柱部件的第一端部区域，该钻柱部件的另一端部区域已设置成与提升柱塞接合，抓持器穿梭件承载用于对驱动轮进行驱动的驱动马达，该驱动轮与导引梁上的传动履带配合，以及该驱动轮能够断开接合以允许抓持器穿梭件沿着纵向导引件基本自由地移动。
[0008]与使用链等来驱动抓持器穿梭件相比，驱动轮的使用给予了更大程度的灵活性并且不存在诸如具有多种限制的固定长度之类的缺点。
[0009]根据本发明的解决方案而是使驱动无量纲化(nondimens1nal)，在此这意味着可以通过仅对至驱动马达的进给线路的设置进行简单的修改而使导引梁如所需的一样长。如果导引梁被延长，则至抓持器穿梭件的线路(例如液压软管)可以被延长。
[0010]支承抓持器穿梭件的导引梁安装成立在进给梁的侧部处，这使本发明使用简单并且不会使钻机太复杂。
[0011]通过使驱动轮能够断开接合以允许抓持器穿梭件沿着纵向导引件基本自由地移动，允许抓持器穿梭件在钻柱部件待被引入至钻柱位置或者从钻柱位置移除的过程的某些部分期间完全受控于提升绳索中的张力。此时将需要使驱动马达与提升绞车之间不存在相关的驱动。通过导引抓持器在钻柱部件的下端部上的抓持，该下端部的运动得到充分控制以避免过量的运动。在抓持器穿梭件运动的某些部分期间，驱动马达此时将被简单地接合成为期望的位置提供必要的动力和引导。
[0012]通过根据本发明的布置，有助于在通过提升绳索将钻柱部件提升并引入至钻柱位置的过程期间以及在从钻柱位置提升并移除钻柱部件的过程期间的操纵。
[0013]优选地，驱动轮为下述轮:通过该轮，传动履带可以具有适当的形状一一例如导引梁上的具有或不具有摩擦力增大表面结构的平坦表面。轮适当地为填充环形件并且可以包括由更软的类似橡胶的材料制成的芯，但是还可以是气动轮。不排除驱动轮为例如与沿着导引梁定位的齿条传动装置啮合的齿轮装置。
[0014]优选地，驱动轮对传动履带的接触压力是能够调节的以例如在下雨期间补偿较低的摩擦力，其中，接触压力可以被增大。
[0015]优选的是，驱动轮能够通过与所述传动履带不接合来断开接合。这可以通过可操纵的轴联接件来实现，但是最优选的是，驱动轮由保持器支承，该保持器借助于动力单元而能够相对于抓持器穿梭件的本体移动。该解决方案允许这种接合以及压力的改变。保持器最优选地能够借助于在抓持器穿梭件的主要部分与保持器之间进行作用的呈液压缸的形式的动力单元围绕枢转轴线摆动。
[0016]优选的是，纵向导引件包括纵向地设置在导引梁上并且侧向地面向不同方向的导引带，以及抓持器穿梭件包括与导引带配合的导引装置。此解决方案给予了具有很小的摩擦力的良好、可靠且稳定的引导。优选的是，导引装置为导引辊。然而，作为替代性方案，可以使用滑动导引件。
[0017]导引抓持器优选地定位在相对于抓持器穿梭件的主要部分枢转的臂上，该臂适当地在第一位置与第二位置之间枢转，该第一位置用于抓持处于钻柱位置的钻柱部件，该第二位置用于抓持处于递送位置的第二钻柱部件。当第一为可调节的位置时，臂的枢转位置可以容易地调节为钻机的普遍设定参数。
[0018]还优选的是，导引抓持器能够调节成适应不同尺寸的钻柱部件。这可以因下述方面而实现:夹爪与导引抓持器的相对保持部之间的自由空间与意在用于抓持的钻柱部件的预期尺寸有关地改变。
[0019]通过使导引梁能够附接成围绕与所述进给梁相关的第一枢转轴线枢转，获得了可以就钻机的调节方面可以自动地调节的优势。
[0020]适当地，根据本发明的装置包括抓持单元，该抓持单元设置成分别接合第一钻柱部件的端部以及接合第二钻柱部件的端部。
[0021]出于有效且牢固地确保抓持单元与由摆臂支承的钻柱部件之间的准确对准的目的，根据本发明设置了下述导引梁:该导引梁设置成且构造成形成用于处于一个位置的抓持单元的机械止动以及用于处于递送位置的摆臂的机械止动。出于此目的，导引梁可以在其端位置处紧固至用于使抓持单元摆动的轴线的相应区域以及用于摆臂的摆动轴的相应区域。此布置使得导引梁在用于钻机的每个设定位置中一一例如在进给梁的倾斜度不同的情况下、在钻机与地面的倾斜度变化以及钻机的各部分处于不同竖直位置的情况下一一一方面通过所述机械止动而差不多自动地设定基准，另一方面还差不多自动地提供由摆臂支承的钻柱部件的相对于抓持单元的适当端部定位。
[0022]优选的是，导引梁能够附接至钻机并且特别是附接至进给梁，但是，即使在导引梁放置成相对于钻机和进给梁自由地竖立的情况下，也在本发明的范围内。特别优选的是，导引梁能够围绕与第一摆动轴线的区域相关的第一枢转轴线枢转地附接，该第一摆动轴为抓持单元的摆动轴线，并且特别地，第一枢转轴线与第一摆动轴线至少基本同轴。还优选的是，导引梁能够围绕与第二摆动轴线的区域相关的第二枢转轴线枢转地附接，该第二摆动轴线为摆臂的摆动轴线，并且特别地，第二枢转轴线与第二摆动轴线至少基本同轴。逐个地采用的这些布置有助于并且特别是在被一起采用时甚至可以消除对下述方面的需求:在钻机的定位之后或者甚至是在钻机的或用于导引梁的背向钻机的一端的支承件(例如匣仓)的无意移动之后，相应地调节导引梁以及/或者调节抓持单元和摆臂上的与导引梁配合的
目.ο
[0023]在第一位置中，抓持单元定位成用于分别接合第一钻柱部件的端部和接合第二钻柱部件的端部。在第二位置中，抓持单元定位成以分别与待被引入至所述有效钻柱位置以及待从所述有效钻柱位置移除的钻柱部件的端部对准的方式进行接合。
[0024]适当地，导引梁特别地出于生产的原因而具有直线延伸部。
[0025]本发明还涉及一种包括旋转器装置的凿岩钻机以及根据以上内容的操纵装置，该旋转器装置用于钻柱的旋转和驱动并且由进给梁支承成能够来回移动。
[0026]现在将通过实施方式并且参照附图更详细地描述本发明。
【附图说明】
[0027]图1以侧视图的方式示出了用于取芯钻探的凿岩钻机，该凿岩钻机设置有根据本发明的操纵装置并且设置成与用于钻柱部件的匣仓相关，
[0028]图2示出了与图1对应的侧